Toutes les installations qui ont une surface libre peuvent être modélisées à l’aide d’un nœud de réservoirs : réservoirs de service et de distribution, châteaux d’eau, bassins de contact et de régulation, chambres de rupture de pression et puits.
Détails techniques
Important : pour toutes ces installations, la hauteur (niveau d’eau, Z) du nœud est connue à un moment donné (ce qui permet de calculer le débit entrant et le débit sortant). Celle-ci reste constante au cours d’un calcul en régime permanent, mais elle est modifiée lors du pas de temps suivant (Δt) en fonction de l’équation de continuité :
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où : A(Z) est l’aire de la section horizontale au niveau Z |
Les réservoirs et les châteaux d’eau sont des installations de stockage de l’eau (le plus souvent traitée). Ils peuvent comporter une ou plusieurs chambres, ainsi que des systèmes de canalisations complexes et des accessoires pour l’entrée et la sortie de l’eau, le lavage, la prévention des débordements, la surpression, etc., comme illustré dans l’exemple ci-dessous.
Réservoir de distribution à deux chambres
Les réservoirs peuvent avoir différentes formes. Les formes les plus courantes sont illustrées dans la figure ci-dessous. Un réservoir à plusieurs chambres peut être représenté soit sous la forme d’un grand réservoir, soit sous la forme de plusieurs réservoirs plus petits, reliés entre eux par des canalisations et des raccords adéquats (solution plus compliquée). Cette deuxième solution est nécessaire lorsque les niveaux d’eau (WL) ne sont pas les mêmes dans toutes les chambres.
Un réservoir à plusieurs chambres peut également être modélisé en regroupant les réservoirs connectés représentant chaque chambre au sein d’un Groupe de réservoirs. Cochez l’option Réservoir multi-composant pour le Groupe de réservoirs afin de considérer celui-ci comme si tous les réservoirs qui le composent faisaient partie d’un réservoir à compartiments multiples. La hauteur de tous les réservoirs multi-composants est simultanément définie sur la même valeur, sauf si un ou plusieurs d’entre eux sont isolés par la fermeture d’une canalisation ou d'une vanne.
Réservoir à une seule chambre
Château d’eau en forme de boule
Formes classiques de réservoirs
La façon dont l’eau pénètre dans le réservoir constitue également une information importante. Les configurations les plus courantes sont illustrées dans la figure ci-dessous. Notez qu’au point (c), aucun débordement (depuis le réservoir) n’est possible, tandis qu’au point (d), un clapet anti-retour (NRV) permet un reflux rapide.
a) Entrée basse
Canalisations d’entrée/de sortie séparées
b) Entrée basse
Canalisations d’entrée/de sortie communes
c) Entrée haute
d) Entrée haute avec canalisation de reflux
Configurations des entrées de réservoir
Canalisation de dérivation
Les réservoirs des réseaux de distribution sont généralement équipés d’une canalisation de dérivation reliant les canalisations d’entrée et de sortie. Dans des conditions normales, cette canalisation est fermée par une vanne ou un clapet anti-retour (voir figure ci-dessous), mais en cas d’urgence, elle peut être utilisée pour fournir de l’eau, même si le réservoir est inutilisé.
InfoWorks WS ne contient pas ce type d’installation dans l’élément « nœud de réservoirs », mais il peut facilement être modélisé en ajoutant deux nœuds de chaque côté d’un réservoir avec le lien correspondant.
a) Avec une vanne d’arrêt
b) Avec un clapet anti-retour (NRV)
Canalisations de dérivation autour du réservoir
Contrôle du niveau d’eau
La quantité d’eau d’un réservoir est généralement contrôlée par :
- un robinet à flotteur (FLV), qui empêche le débordement excessif ; ou
- un détendeur de pression (PRV), qui maintient l’eau à un niveau proche d’une valeur prescrite.
La figure suivante illustre ces deux configurations. Pour en savoir plus sur les robinets à flotteur, voir Robinet à flotteur.
a) Réservoir avec robinet à flotteur à l’entrée pour éviter tout débordement
b) Réservoir avec détendeur de pression (PRV) à l’entrée pour maintenir un niveau d’eau constant
Contrôle du niveau d’eau dans les réservoirs
Conditions d’urgence
En simulant certains cas, l’utilisateur peut rencontrer les difficultés suivantes :
- Un ou plusieurs réservoirs se remplissent et débordent, ce qui entraîne une perte.
- Un réservoir est vidangé et de l’air commence à pénétrer dans le réseau de distribution.
Dans le premier cas, le niveau d’eau est maintenu un peu au-dessus du niveau de débordement et les quantités déversées sont enregistrées pour un contrôle ultérieur.
Dans le second cas, InfoWorks WS maintient le niveau à la cote inférieure, en enregistrant la quantité d’eau nécessaire pour maintenir ce niveau. Cela donne une idée du déficit en eau dans le système et permet à l’utilisateur de terminer la simulation.
Dans les deux cas, l’utilisateur est mis en garde contre le débordement ou la vidange des réservoirs. Il peut alors arrêter la simulation pour modifier les conditions limites et initiales, activer/désactiver certaines pompes, fermer/ouvrir certaines vannes ou simplement attendre la fin de l’exécution.